Урбен Жан Жозеф Леверье родился 11 марта 1811 года в городе Сен-Ло, Франция. Начальное образование получил в гимназии родного города, затем перешел в Кайенскую Политехническую школу, но там не выдержал выпускного экзамена. Позднее в Коллеже Людовика Великого в Париже окончил курс с первой наградой по математике.
После этого Леверье некоторое время посещал Политехническую школу, но вскоре оставил ее и перешел на платное место инженера в Парижском акцизном управлении. Не пробыв в Управлении и двух лет, вернулся к науке и начал преподавать в коллеже Stanislas.
Урбен Леверье занимался химией и производил астрономические вычисления. В 1836 году опубликовал свой первый труд «Memoires sure le phosphor». В 1837 году вернулся в Политехническую школу на должность ассистента кафедры астрономии. Его первая астрономическая работа «Исследования о вековых возмущениях планетных путей» появилась в 1839 году. В ней впервые указал пределы изменения элементов планетных орбит и дал таблицы элементов на промежуток в 200 000 лет.
Впоследствии, по приглашению Араго, Урбен Жан Жозеф Леверье поступил в Парижскую обсерваторию астрономом, где продолжил углублять свои астрономические познания. В 1845 году занялся изучением аномалий в движении Урана. Показал, что их причиной являются гравитационные возмущения со стороны неизвестной планеты. Обратился к немецкому астроному Галле с просьбой проверить его расчеты наблюдательным путем. Проведя всего часовые наблюдения, ученый обнаружил неизвестную планету совсем близко от указанного места: Леверье ошибся всего на 1°. Новая планета получила название Нептун.
В 1846 году Левелье возглавил созданную для него в Парижском университете кафедру небесной механики, а спустя три года - кафедру астрономии. В 1849 году активно занимался изучением движения планет и в итоге предложил обширную теорию на тему перемещения больших планет в пределах Солнечной системы. Открытие аномалий в смещении орбиты Меркурия является заслугой этого ученого. Исследовал процессы образования астероидов, считая их результатом распада планеты под действием приливных сил Юпитера, а также изучал орбиты периодических комет и метеорных потоков.
В 1954 году Урбен Леверье избран пожизненным директором Парижской обсерватории. В 1855 году организовал оперативный сбор метеорологических данных во Франции по телеграфу для прогноза погоды. Позднее ученый получил титул сенатора. В 1868 году награжден Золотой Медалью Королевского Астрономического Общества. Главные сочинения собраны в основанных им «Annales de l’Observatoire de Paris».
Урбен Жан Жозеф Леверье скончался 23 сентября 1877 года в Париже. Похоронен на кладбище Монпарнас.
Медаль Копли Лондонского королевского общества
Две Золотые медали Лондонского королевского астрономического общества
В саду Парижской обсерватории поставлен памятник Леверье.
Его именем названы:
Кратер на Луне
Кратер на Марсе
Одно из колец Нептуна
Астероид Леверье
У Афанасия Фета есть стихотворение «Нептуну Леверрье»